1、西門子數(shù)字仿真技術(shù)提高機(jī)器人設(shè)計(jì)質(zhì)量西門子工業(yè)()Restricted AG 2016Realize innovation.目錄西門子數(shù)字仿真技術(shù)發(fā)展歷程N(yùn)X Nastran/NX Simulation特色機(jī)器人工業(yè)的西門子提高機(jī)器人設(shè)計(jì)質(zhì)量解決方案智能化前后處理器結(jié)構(gòu)分析運(yùn)動仿真幾何優(yōu)化疲勞分析電磁分析Page 22014-06-10Poftware西門子CAE發(fā)展歷程Restricted Page 3AG 20142014-06-10s.PoftwareNX Simulation/NX Nastran特色Restricted AG 2013s.Smarter decis, bettrodu

2、cts.NX 提供解決法方案設(shè)計(jì)CAD仿真是一個產(chǎn)品，或者設(shè)計(jì)模型來源無關(guān)性設(shè)計(jì)工作與仿真工作過程融為一體設(shè)計(jì)模型與仿真模型（設(shè)計(jì)模型與仿真模型自動關(guān)聯(lián)更新）設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)管理基于公差的和柔性公差Restricted Page 5AG 20142014-06-10s.PoftwareNX Simulation改變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與模式將傳統(tǒng)串行仿真工作模型變換成設(shè)計(jì)與仿真并行工作獨(dú)有裝配有限元計(jì)算，使得設(shè)計(jì)與仿真能夠并行將仿真拓展到設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，以提高設(shè)計(jì)與迭代效率，設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)能力，更大地發(fā)揮仿真效益將仿真工程師從相對成熟而重復(fù)量大的工作中解放出來顯著提高現(xiàn)有傳統(tǒng)仿真的效能高度智能化自動化建模，為其它求

3、解器提供前處理建模，使得CAE工程師建模工作量劇減Restricted Page 6AG 20142014-06-10s.PoftwareWhy-How機(jī)器人設(shè)計(jì)與仿真同步進(jìn)行Restricted AG 2013s.Smarter decis, bettroducts.在產(chǎn)品開發(fā)周期中解決問題的成本解決問題的成本,十倍規(guī)則:o 在概念設(shè)計(jì)階段與詳細(xì)設(shè)計(jì)階段,解決問題的成本會增長10倍o 另外一個10倍關(guān)系是詳細(xì)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品/驗(yàn)證階段o 在原型產(chǎn)品與產(chǎn)品生產(chǎn)階段也是10倍成本關(guān)系o 在完成產(chǎn)品中的不可預(yù)料解決成本o 早的產(chǎn)品認(rèn)知有利于早期解決問題開發(fā)階段概念設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)原型試產(chǎn)正式生產(chǎn)評估解決問題

4、的成本 CostR/ePstrrioctbedlePage 81 XAG 20132013-06-0310 X.100 X1000 X20,000+ XsPoftware提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)最佳的策略仿真是一個關(guān)鍵的推動者，但傳統(tǒng)的仿真模式跟不上設(shè)計(jì)的節(jié)拍更早分析產(chǎn)品的行為促進(jìn)分析/設(shè)計(jì)工程師之間的協(xié)作概念/設(shè)計(jì)階段評估的設(shè)計(jì)迭代定義最佳做法來評估產(chǎn)品的行為減少在產(chǎn)品中特殊零件數(shù)量Restricted Page 9AG 20142014-06-10s.Poftware實(shí)施“第一次就把事情做對”CAE瓶頸向設(shè)計(jì)提供的反饋較晚設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)分析師設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)分析師設(shè)計(jì)向設(shè)計(jì)提供的反饋較晚Restricted

5、Page 10AG 20142014-06-10s.Poftware設(shè)計(jì)工程師做仿真通過CAE分析師創(chuàng)建的NX仿真過程或者規(guī)則通過NX傳輸仿真建模規(guī)則或者流程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)分析師設(shè)計(jì)向仿真?zhèn)鬏敻`活的設(shè)計(jì)，進(jìn)行分析復(fù)雜學(xué)科或者整車或者大的子系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析師設(shè)計(jì)Restricted Page 11A2014-06-1001r ghts.Poftware包含高端CAD完整建模功能的多學(xué)科工程仿真環(huán)境NX多種求解器支持動力響應(yīng)工具包空間系統(tǒng)熱分析復(fù)合材料建模聲學(xué)成型模擬(照射熱)NastranAnsys Abaqus LS-DynaRecurdy nStar CCM+AdamsCFDFatigue TM

6、G ESCRestricted Page 12AG 20142014-06-10s.Poftware知識驅(qū)動設(shè)計(jì)與仿真流程自動化耐久性分析試驗(yàn)與分析相關(guān)性以及分析模型更新電子系統(tǒng)散熱分析非線性結(jié)構(gòu)分析:跌落，沖擊，碰撞自動流體域幾何生成工具和同步建模電磁分析運(yùn)動與控制流體分析與優(yōu)化熱分析與優(yōu)化線性結(jié)構(gòu)與優(yōu)化智能化幾何建模與仿真建模NX Simulation 領(lǐng)先技術(shù)工業(yè)4.0時(shí)代仿真數(shù)據(jù)可性Parasolid、StGES、STL、智能模型生成ProE、CATIA V4 和CATIA V5、SolidWorks、Autodesk、ANSYS、ABAQUS、Nastran、RecurDyn、Ada

7、ms, 幾何結(jié)構(gòu)功能是區(qū)別在多CAD世界里面推動生產(chǎn)力對設(shè)計(jì)過程效率很重要NX AdvancedFEM 絕對領(lǐng)先優(yōu)勢版本管理幾何結(jié)構(gòu)創(chuàng)建、變更和更新管理，知識引擎，最佳實(shí)踐，自動化，驗(yàn)證和定制化同步建模技術(shù)123 2D面向分析的建模（非一致邊邊、邊面縫合技術(shù)）stitch edge裝配有限元建模 AFEM自動化、智能化網(wǎng)格劃分技術(shù)自動化的模型連接關(guān)系生成功能強(qiáng)大的工具快速幾何結(jié)構(gòu)/修復(fù)、 特征抑制/修改、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)評估/提取、CAE拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 自動化和控制全圖形界面功能的超單元定義Restricted Page 13AG 2012014-06-10s.Poftware幾何編輯過程對比CAE 前處理

8、(數(shù)小時(shí) 幾天)采用同步建模技術(shù)的NX CAE(10 秒)基于CAD歷史(10 20 分鐘)發(fā)現(xiàn)特征不能直接編輯特征執(zhí)行簡單的同步建模命令編輯特征設(shè)計(jì)變更后需要重復(fù)幾何編輯更新模型通幾網(wǎng)格編輯，使和網(wǎng)格不關(guān)聯(lián)修改下游的特征要設(shè)計(jì)師編輯模型和等待更新模型Restricted Page 14AG 20134/22/2016s.PoftwareWAVE技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)選型后網(wǎng)格自動更新RePaM SoftwareNX CAE 支持求解器支持多種知名CAE求解器Openegration3rd PartyABAQUSANSYSMSC NastranLS-DYNAFluentSPLM in-house sol

9、versNX NastranNX ThermalNX FlowNX Electronic Systems CoolingNX Spaystems ThermalNX CorrelationNX DurabilityI-deas UNV file supportStar CCM+Restricted Page 16AG 20142014-06-10s.設(shè)計(jì)與多學(xué)科仿真環(huán)境Nastran Abaqus Ansys LS-Dyna Fluent Samcef AdamsRecurdynNX Simulation分析流程仿真比傳統(tǒng)CAE分析過程提高3-10倍甚至100倍的仿真效率NX CADRestr

10、icted Page 17AG 20142014-06-10s.PoftwareSolverPre-tCAD機(jī)器人 工業(yè)的Restricted Page 18AG 20142014-06-10s.PoftwareTrendsRisksOpportunitiesRobots have to meet new types ofrequirements (ex. Vibration&Noise) Robots areing lighterOperational speed of Robots will increaseThe collaborative robot wille widely adop

11、tedRobots need to be more flexible (Moreuitive and simplified means of re-programming the robot and its Functions)Robots are taking on human capabilities(Tasks are not nesarily repetitive and predictable)Drives are smaller, consume lessenergy and produce moreerNew requirements and customerscenarios

12、increase design riskLighter structures operating at higher speeds have increased operating tool vibrations, compromising repeatabilityCo-worker safety has to be designed o the robotic systemIncreasing controller complexity & systemseraction will challenge existing mechatronic design prosDesign & opt

13、imize the whole product,not just the underlying systems aloneAccelerate the design pros by adopting a true mhe loop, softwarehe loop and hardwarehe loop pros.Avoid late design changes by ensuringt structural, systems and control engineers work on a consistent mVerify controller robustness with high

14、fidelity ms.Use simulation to validate more exotic customer usage scenarios提高機(jī)器人設(shè)計(jì)質(zhì)量解決方案運(yùn)動仿真力學(xué)性能機(jī)電設(shè)計(jì)方案和選優(yōu)Simulate and visualize complex mechanisms Check clearanStrength Durability Vibrations / Noise Ergonomicsegrate actuators sDesign Of Experiments Optimization Automationmegrate ControlsRestricted P

15、age 19AG 20132013-06-03s.PoftwareNX 前后處理器+NX Nastran+NX Motion+NX Durability NX的機(jī)器人結(jié)構(gòu)、多體運(yùn)動學(xué)動力學(xué)及疲勞解決方案提早產(chǎn)品性能精確高效的真實(shí)世界一以貫之的方案：設(shè)計(jì)仿真優(yōu)化機(jī)器人結(jié)構(gòu)分析MCAE 全球標(biāo)桿 NX NastranRestricted AG 2013s.Smarter decis, bettroducts.NX Nastran 發(fā)布?xì)v史一覽表NX Nastran 1 September 2003 (開始于MSC Nastran v2001).NX Nastran 5 February 2007N

16、X Nastran 5.1 October 2007NX Nastran 6 June 2008NX Nastran 6.1 April 2009NX Nastran 7 October 2009NX Nastran 7.1 July 2010NX Nastran 8 June 2011NX Nastran8.5Oct 2012NX Nastran 9 Nov 2013NX Nastran 10 Dec 2014NX Nastran 11 June 2016NX 8.5，NXN 92012，2013NXN 6.1NXN 7NXN 7.1NXN 8NXN 10NXN 5NXN 5.1NXN 62

17、01120072008200920102014Restricted AG 2014s.Page 212014-06-10PoftwareNX Nastran 一個功能全面強(qiáng)大的求解器 廣泛的求解能力 開放的，公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn) 不斷發(fā)展線性分析應(yīng)力分析Virtual.lab轉(zhuǎn)子動力學(xué)屈曲分析samcef高級非線性分析熱分析Femap并行計(jì)算動力響應(yīng)基本非線性NX優(yōu)化系統(tǒng)級分析與超單元?dú)鈴桾eamcenter復(fù)合材料噪聲I-deasRestricted Siems.Page 222014-06 10PoftwareNX NASTRAN技術(shù)特點(diǎn) Iterative Mesh CAE-geometry Rep

18、air Synchronous TechnologyCAE建模效率提高 NXNASTRAN通過NXCAE與CAD完全集成 Iterative Solver計(jì)算效率提高 Parallel ProsingLarger Ms Full 64-bit MemoryFaster Solutions Connection Ming開發(fā)求解新技術(shù) Linear ContactEasier Ming Bolted Connections Glue ConnectionsGreater Accuracy MBDerfa Implicit Explicit-Linear-Linear學(xué)科擴(kuò)展Additional

19、physics solutions2013-06-03RestrictPage 23PoftwareNX NASTRAN高級非線性NX NASTRAN高級非線性：集ADINA Advanced-Linear Solver應(yīng)用：車頂壓潰、橡膠大變形、密封、成形、非線性屈曲等分析與NX Advanced FEM集成NX NASTRAN標(biāo)準(zhǔn)輸入、輸出格式。完整的非線性功能，包括大位移、大變形、接觸、材料非線性。非線性靜力學(xué)與動力學(xué)計(jì)算隱式與顯式求解器。建模效率與計(jì)算精度得到進(jìn)一步提高。Restricted SiemPage 242013 06 03areForce (N)35000300002500

20、0200001500010000300機(jī)器人結(jié)構(gòu)、振動噪聲分析高性能計(jì)算ertrain NVH結(jié)構(gòu)模態(tài)分析聲學(xué)模態(tài)分析聲固耦合分析聲學(xué)分析（激勵載荷條件）Restricted Page 25AG 20134/22/2016s.NX動力響應(yīng)仿真NX Response SimulationTruck Drive-train Gear VibrationNX Response Simulation(all based on modal methods)Shock AbsorberCarrier / Diff Case / Ring GearTransmis &Driveshaft TorAxle T

21、ubeAxle Shaft(in Axle Tube)Driveshaft Tor基于模態(tài)法的結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析瞬態(tài)響應(yīng)分析頻率響應(yīng)分析隨機(jī)分析沖擊分析DDAMHypoid Pinion ShaftTunedDerokeDriveshaft TorDriveshaftWheelZXYTuned Der虛擬測試虛擬應(yīng)變片、應(yīng)變花虛擬運(yùn)動傳感器（位移、速度與加速度傳感器） YY-Stress PSDl rigHhtesli. ads from Engine Vibrations： Use MIL-STD810F equipment loading specificationsPoftwarePeak

22、Sine Acceleration - gTestFE M機(jī)器人運(yùn)動與動力學(xué)仿真NX MotionRestricted Page 27AG 20132013-06-03s.PoftwareNX Motion完整的運(yùn)動、動力學(xué)仿真環(huán)境強(qiáng)大的運(yùn)動學(xué)，靜力學(xué)，動力學(xué)仿真工具多學(xué)科共享同一個仿真模型直接與NXNastran進(jìn)行剛?cè)崧?lián)合仿真復(fù)雜載荷評估與詳細(xì)的/Simlink進(jìn)行控制-機(jī)構(gòu)聯(lián)合仿真和間隙檢查集成于NX的先進(jìn)后處理器Recurdyn，Virutal.Lab Motion, AdamsRestricted Page 28A2014-06llhtsPoftwareNX Motion:設(shè)計(jì)與仿真

23、分析緊密聯(lián)合t-prosing2D / 3DFlexibodiesKinematics/ArticulationJos, ConstrasDynamicsFor(gravity, stiffness, ding, friction)SolvingCraig-Btondeformation modesRoot causeysisStructural Solver drivingNX-NastranCADClean sheetMechatronicsDurabilityBuildImproveRestricted Page 29AG 20142014-06-10s.Poftware集成多物理場分析

24、運(yùn)動仿真柔性體應(yīng)力應(yīng)變與/simlink實(shí)現(xiàn)機(jī)電聯(lián)合仿真耐久性分析Restricted Page 30AG 20142014-06-10s.PoftwareStreamlined workflows for coupled physics solutionsRobot在生成線上運(yùn)動仿真Restricted Page 31AG 20142014-06-10s.PoftwareRobot運(yùn)動過程中的臂的應(yīng)力應(yīng)變分析Page 322014-06-10Poftware生成線機(jī)器人搬運(yùn)產(chǎn)品的全柔性體仿真Restricted Page 33AG 20142014-06-10s.PoftwareNX幾何優(yōu)化

25、目前市面的的優(yōu)化，無論是Altair，Ansys，MSC，DS等公司的優(yōu)化基本都是針對有限元模型進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后需要人工更具網(wǎng)格變化情況，生成幾何模型這種優(yōu)化方式帶來的是不直接，不便于工程應(yīng)用NX CAE的幾何優(yōu)化功能，直接驅(qū)動三維和草圖變化，優(yōu)化完成三維幾何模型也優(yōu)化完成了，幾何優(yōu)化無論是結(jié)構(gòu)，流體和熱分析都可以進(jìn)行Restricted Page 34AG 20134/22/2016s.PoftwareNX結(jié)構(gòu)分析幾何優(yōu)化過程展示Unrestricted Page 35AG 2013s.20PoftwareNXAdvanced Durability用于機(jī)器人關(guān)鍵運(yùn)動件的行業(yè)獨(dú)一無二的集成疲勞

26、計(jì)算基于的疲勞向?qū)в?jì)算集成的系統(tǒng)級疲勞計(jì)算提供集成的疲勞計(jì)算，不需要離開仿真支持靜態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)、動態(tài)、非線性、瞬態(tài)、隨機(jī)等計(jì)算類型基于有限元的疲勞計(jì)算準(zhǔn)則:TWI WeldBWI Weld*Dang Van safety factor*厚度修正*復(fù)合材料疲勞計(jì)算AG 20/142014-06-10Restricted Page 36s.PoftwareNX Magnetics 電磁分析用于機(jī)器人系統(tǒng)的EMC仿真電電子產(chǎn)品分析電，包括同步電分析電子元器件和變壓器等,用來計(jì)算電磁損耗、渦流和溫度場。機(jī)和異步電機(jī)，甚至線性馬達(dá)，用來計(jì)算扭矩、關(guān)鍵變形（NXNastran）和溫度場。高壓電工高頻分析天線、波導(dǎo)和微波制 導(dǎo)設(shè)備，用來計(jì)算電勢差、電磁力、溫度場和受力變 形（NX Nastran）。分析高壓開關(guān)，用來 計(jì)算電弧產(chǎn)生的影響。電磁兼容和電磁干擾運(yùn)動影響電磁兼容分析，用來分析電磁干